Laajakaistaisen kuituoptiikan avulla saadaan tietoa valon pulsseista valon nopeudella optisten kuitujen kautta. Mutta tapa, jolla valo koodataan toisessa päässä ja käsitellään toisessa, vaikuttaa datanopeuksiin.
Tämä maailman ensimmäinen nanofotoninen laite, joka on julkaistu Nature Communicationsissa, koodaa enemmän tietoja ja käsittelee sitä paljon nopeammin kuin perinteinen kuituoptiikka käyttämällä erityistä muotoa "kierretty".
Tohtori Haoran Ren RMIT: n School of Scienceista, joka oli paperin johtaja, sanoi, että pienen nanofotonisen laitteen, jonka he ovat rakentaneet kierretyn valon lukemista varten, on puuttuu avain, joka tarvitaan erittäin nopean, ultra-laajakaistayhteyden avaamiseen.
”Nykypäivän optinen viestintä on suunnattu kohti kapasiteettirajoitusta, koska ne eivät kykene pitämään kiinni suurten tietojen jatkuvasti kasvavista vaatimuksista”, Ren sanoi.
”Se, mitä olemme onnistuneet tekemään, välittävät tiedot tarkasti valon kautta suurimmalla kapasiteetillaan siten, että voimme lisätä voimakkaasti kaistanleveyttä.”
Nykyiset huippuluokan kuituoptiset viestinnät, kuten Australian kansallisessa laajakaistaverkossa (NBN) käytettävät, käyttävät vain murto-osaa valon todellisesta kapasiteetista kantamalla tietoja värispektristä.
Kehitettävät uudet laajakaistateknologiat käyttävät kevyiden aaltojen värähtelyä tai muotoa tietojen koodaamiseksi, mikä lisää kaistanleveyttä hyödyntämällä myös sitä valoa, jota emme voi nähdä.
Tämä uusin tekniikka optisen viestinnän kärjessä kuljettaa dataa kevyistä aaltoista, jotka on kierretty spiraaliksi lisäämään niiden kapasiteettia edelleen. Tämä tunnetaan valona orbitaalisessa kulmamomentissa tai OAM: ssa.
Vuonna 2016 sama ryhmä RMIT: n keinotekoisen älykkyyden nanofotoniikan laboratoriosta (LAIN) julkaisi tieteellisessä julkaisussa Science-lehdessä kuvauksen siitä, miten he pystyivät purkamaan pienen valikoiman tätä kierrettyä valoa nanofotoniseen siruun. Mutta tekniikka, jonka avulla voidaan tunnistaa laaja valikoima optisen viestinnän OAM-valoa, ei ollut vielä elinkelpoinen.
”Miniatyyri OAM-nanotekninen ilmaisimemme on suunniteltu erottamaan eri OAM-valotiloja jatkuvassa järjestyksessä ja purkamaan kierretyn valon sisältämät tiedot”, Ren sanoi.
”Tätä varten tarvitaan aikaisemmin kone, jonka koko on taulukko, joka on täysin epäkäytännöllinen televiestinnälle. Käyttämällä ultrathin topologisia nanosheettejä, jotka mittaavat murto-osaa millimetristä, keksintö tekee tämän työn paremmin ja sopii optisen kuidun päähän. "
LAINin johtaja ja apulaisvarapäällikkö tutkimusinnovaatiosta ja yrittäjyydestä RMIT: ssä, professori Min Gu, sanoi, että laitteessa käytetyt materiaalit ovat yhteensopivia useimpien teknologioiden kanssa käytettävien piipohjaisten materiaalien kanssa.
”OAM-nanoelektroniikkatunnistin on kuin" silmä ", joka voi" nähdä "kierretyn valon sisältämät tiedot ja purkaa sen elektroniikan ymmärtämiseksi. Tämän tekniikan korkea suorituskyky, edullinen ja pieni koko tekevät siitä kannattavan sovelluksen seuraavan sukupolven laajakaistaisen optisen viestinnän käyttöön, hän sanoi.
”Se sopii olemassa olevan kuituteknologian mittakaavaan ja sitä voitaisiin käyttää lisäämään kyseisen kuidun kaistanleveyttä tai mahdollisesti käsittelynopeutta yli 100 kertaa seuraavan parin vuoden aikana. Tämä helppo skaalautuvuus ja massiivinen vaikutus televiestintään ovat niin jännittäviä. ”
Gu sanoi, että ilmaisinta voidaan käyttää myös vastaanottamaan kvantti-informaatiota, joka lähetetään kiertyvän valon kautta, mikä tarkoittaa, että sillä voi olla sovelluksia monenlaisiin huippuluokan kvanttiviestintään ja kvanttitietojen tutkimukseen.
”Nanoelektroniikkalaite avaa täyden potentiaalin kierrettyyn valoon tulevien optisten ja kvanttiviestintöjen kannalta”, Gu sanoi.
